高中物理精编导学案选修3-1【教科版】第一章静电场学案6　习题课：电场能的性质的应用（含经典例、习题）

学案6　习题课：电场能的性质的应用 [学习目标定位] 1.进一步掌握电势、电势差、电势能的概念.2.进一步掌握电场力做功与电势能、电势差的关系，并会进行有关计算.3.进一步增强运用力学规律处理电场问题的能力． 1．牛顿第二定律：物体的加速度与合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力方向相同． 2．动能定理：合外力所做的功等于物体动能的变化． 3．平衡条件：物体所受的合外力为零． 4．物体做曲线运动的条件：物体运动的速度方向与受力方向不共线． 5．电势是反映电场性质的物理量，其大小与零电势点的选取有关．电势差是电场中两点间电势的差值，其大小与零电势点的选取无关． 6．电势能是电荷在电场中具有的能量，其大小由电场和电荷决定．电场力做功要引起电势能的变化，其关系式为WAB＝EpA－EpB. 7．电场力做功与电势差的关系式为WAB＝qUAB或者简单的写成W＝qU. 一、电势、电势能、电场力做功的综合分析 计算电场力做功的方法，常见的有以下几种： (1)利用电场力做功与电势能的关系求解：WAB＝EpA－EpB. (2)利用W＝Fd求解，此公式只适用于匀强电场． (3)利用公式WAB＝qUAB求解． (4)利用动能定理求解． 图1 例1　为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对电荷施加一恒力F，如图1所示．若AB＝0.4 m，α＝37°，q＝－3×10－7 C，F＝1.5×10－4 N，A点电势φA＝100 V．(不计重力) (1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势值． (2)q在由A到B的过程中电势能的变化量是多少？ 解析　(1)由平衡条件可知电场力方向与F方向相反、大小相等，又知点电荷带负电，故电场强度方向与电场力方向相反，所以电场方向与F方向相同，如图所示．E＝cos α＝－60 V.cos α，φB＝φA－E N/C＝5×102 N/C，UBA＝φB－φA＝－E＝ (2)负电荷在由A到B的过程中，电势能增加，增量为ΔEp＝－qEd＝－qUBA＝－3×10－7×(－160) J＝4.8×10－5 J. 答案　(1)见解析图(2)4.8×10－5 J 二、电场线、等势面和运动轨迹等方面的